(57)【要約】【課題】   チップに面積を拡大しない状況下でより多くの光エネルギーを吸収させる、太陽電池の提供。【解決手段】 本発明の太陽電池及びその製造方法は、前記太陽電池が基板、チップ、凸レンズ構造体、赤外線フィルタを含み、そのうち、前記基板が凹陥部を備え、前記チップが前記基板の凹陥部上に設置され、前記チップが光エネルギーを電気エネルギーに変換し、さらに凸レンズ構造体が前記凹陥部の上方に設置され、前記赤外線フィルタが凸レンズ構造体の入光面に貼付される。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池であって、
凹陥部を備えた基板と、
前記基板の前記凹陥部上に設置され、光エネルギーを電気エネルギーに変換するチップと、
前記凹陥部の上方に設置された凸レンズ構造体と、
前記凸レンズ構造体の入光面上に貼付された赤外線フィルタと、
を含むことを特徴とする、太陽電池。
【請求項２】
請求項１に記載の太陽電池であって、そのうち、前記凸レンズ構造体の焦点が前記チップ上に合わせられ、かつ前記凸レンズ構造体の材質がシリコン樹脂またはガラスであることを特徴とする、太陽電池。
【請求項３】
請求項１に記載の太陽電池であって、さらに充填物を含み、前記充填物が前記凹陥部に充填され、かつ前記チップを被覆し、前記充填物の材質がシリコン樹脂であることを特徴とする、太陽電池。
【請求項４】
太陽電池の製造方法であって、
凹陥部を備えた基板を準備するステップと、
前記基板の前記凹陥部上にチップを設置するステップと、
前記凹陥部の上方に凸レンズ構造体を設置するステップと、
前記凸レンズ構造体の入光面上に赤外線フィルタを貼付するステップと、
を含むことを特徴とする、太陽電池の製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載の太陽電池の製造方法であって、さらに、前記凹陥部と前記凸レンズ構造体の間に充填物を充填するステップを含み、前記充填物で前記チップが被覆され、そのうち、前記充填物の材質がシリコン樹脂であり、かつ前記凸レンズ構造体が射出成型方式で前記充填物上に形成され、前記凸レンズ構造体が接着方式で前記凹陥部の上方に設置され、そのうち、前記凸レンズ構造体の材質がガラスまたはシリコン樹脂であることを特徴とする、太陽電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は太陽電池に関し、特に、集光効果を備えた太陽電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、二酸化炭素の排出による温室効果および石油価格の高騰で、再生可能エネルギーが徐々に重視されるようになってきた。現在、再生可能エネルギーの関連技術には、太陽エネルギー、風力エネルギー、地熱エネルギー、水力エネルギー、潮汐力エネルギー、海洋熱エネルギー変換、バイオマス等が含まれるが、中でも最も広く応用されているのが太陽エネルギーの技術である。
【０００３】
現在市場で販売されている太陽電池には多くの種類があり、そのうちの１つがシリコン太陽電池である。これは２０世紀７０年代、米国のベル研究所で最初に開発され、徐々に発展を遂げたものであり、このシリコン太陽電池の動作原理は、半導体の光起電力効果に基づいている。別のよく見受けられる太陽電池は色素増感太陽電池(Ｄｙｅ  ｓｅｎｓｉｔｉｚｅｄ  ｓｏｌａｒ  ｃｅｌｌ)であり、これは２０世紀９０年代、スイスの科学者Ｇｒａｔｚｅｌにより開発されたもので、その動作原理は、色素の分子が太陽光を吸収すると、電子が遷移して励起状態となり、迅速に酸化チタン層に受け渡され、ホールが色素中に残る。その後、電子が導電膜上に拡散され、さらに外部電路を経て相対する側の電極へ引き渡される。続いて、酸化状態の色素が電解質により還元され、酸化された電解質は電極箇所から電子を受け取り、基底状態に還元され、電子の受け渡し過程が完了される。
【０００４】
図１に従来の太陽電池を示す。この太陽電池１００はチップ１１０と基板１２０を含み、そのうち、チップ１１０は基板１２０上にパッケージされ、このチップ１１０が光エネルギーを電気エネルギーに変換することができる。しかしながら、現在シリコン太陽電池または色素増感太陽電池を問わず、その光変換効率は高くない。このため、往々にしてチップ１１０の面積を大きくし、光の吸収面積を増加する必要がある。このほか、太陽光のうち、赤外線波長域に属する光線は、熱が基板１２０上に蓄積しやすいため、チップ１１０の損壊を招く。
【０００５】
このため、いかにチップ１１０に同じ面積下でより多くの光エネルギーを吸収させ、かつ熱が基板１２０上に蓄積するのを回避するかは、本領域において通常の知識を有する者が考慮する必要がある問題である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、チップに面積を拡大しない状況下でより多くの光エネルギーを吸収させる、太陽電池を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述の目的とその他目的に基づき、本発明の太陽電池は、基板、チップ、凸レンズ構造体、赤外線フィルタを含み、そのうち、前記基板が凹陥部を備え、前記チップが前記基板の凹陥部上に設置され、前記チップが光エネルギーを電気エネルギーに変換でき、さらに前記凸レンズ構造体が前記凹陥部の上方に設置され、前記赤外線フィルタが凸レンズ構造体の入光面に貼付される。
【０００８】
上述の太陽電池において、前記凸レンズ構造体の材質はシリコン樹脂とすることができる。
【０００９】
上述の太陽電池において、前記凸レンズ構造体の材質はガラスとすることができる。
【００１０】
上述の太陽電池において、前記凸レンズ構造体の焦点が前記チップ上に合わせられる。
【００１１】
上述の太陽電池において、さらに充填物を含み、前記充填物を前記凹陥部に充填し、前記チップを被覆する。
【００１２】
上述の太陽電池において、前記充填物の材質はシリコン樹脂とする。
【００１３】
上述の目的とその他目的に基づき、本発明の太陽電池の製造方法は、次のステップを含む。まず、凹陥部を備えた基板を準備する。続いて、チップを前記基板の凹陥部上に設置する。さらに、前記凸レンズ構造体を前記凹陥部の上方に設置する。その後、前記赤外線フィルタを前記凸レンズ構造体の入光面上に貼付する。
【００１４】
上述の太陽電池の製造方法において、前記凸レンズ構造体の材質はガラスであり、かつ接着方式で前記充填物上に設置される。
【００１５】
上述の太陽電池の製造方法において、前記チップを前記基板の凹陥部上に設置した後、かつ前記凸レンズ構造体を前記凹陥部の上方に設置する前に、さらに次のステップを含む。前記凹陥部上に充填物を充填し、前記充填物で前記チップを被覆する。前記充填物の材質はシリコン樹脂とする。かつ、前記凸レンズ構造体は射出成型方式で前記充填物上に形成される。
【発明の効果】
【００１６】
前記チップの上方に前記凸レンズ構造体が設置され、この凸レンズ構造体が集光機能を備えているため、入射する太陽光をチップ上に集めることができる。このため、チップは小さい面積でより大量の光線を吸収することができる。かつ、前記凸レンズ構造体の入光面に前記赤外線フィルタが貼付され、前記赤外線フィルタは太陽光中の赤外線波長域に属する光線をフィルタリングできるため、前記基板上に熱が蓄積しにくくなり、前記チップの寿命を延長することができる。
【００１７】
本発明の上述の目的、特徴、利点をよりはっきりと示し理解を促すため、以下、実施例の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】従来の太陽電池の側面図である。
【図２】本発明の太陽電池の実施例の断面図である。
【図３Ａ】本発明の太陽電池の製造プロセスを示す断面図である。
【図３Ｂ】本発明の太陽電池の製造プロセスを示す断面図である。
【図３Ｃ】本発明の太陽電池の製造プロセスを示す断面図である。
【図３Ｄ】本発明の太陽電池の製造プロセスを示す断面図である。
【図３Ｅ】本発明の太陽電池の製造プロセスを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図２を参照する。図２に本発明の太陽電池の実施例を示す。この太陽電池２００は基板２２０、チップ２１０、凸レンズ構造体２４０、赤外線フィルタ２５０を含み、前記基板２２０が凹陥部２０５を備え、そのうち、前記チップ２１０が前記凹陥部２０５上に設置され、前記チップ２１０は例えば半導体の光起電力効果または色素増感度の原理を使用して光エネルギーを電気エネルギーに変換することができる。
【００２０】
このほか、太陽電池２００の製造者は選択的に前記凹陥部２０５内に充填物２３０を充填し、前記充填物２３０で前記チップ２１０を被覆することができ、前記充填物２３０は透明状であり、その材質は例えばシリコン樹脂とすることができ、前記チップ２１０の保護と前記チップ２１０の導線２１２の接続の機能を果たす。前記凸レンズ構造体２４０は前記充填物２３０上に設置され、かつ前記チップ２１０の上方に位置し、本実施例において、その焦点は前記チップ２１０上に合わせられる。前記凸レンズ構造体２４０の材質はシリコン樹脂またはガラスとすることができる。このほか、前記赤外線フィルタ２５０は前記凸レンズ構造体２４０の入光面２４２上に貼付され、前記赤外線フィルタ２５０は赤外線をフィルタリングする機能を備えている。
【００２１】
前記チップ２１０の上方に前記凸レンズ構造体２４０が設置されており、この凸レンズ構造体２４０は集光機能を備えているため、入射する太陽光を前記チップ２１０上に集めることができ、これにより前記チップ２１０は小さい面積でより大量の光線を吸収することができる。かつ、前記凸レンズ構造体２４０の入光面に前記赤外線フィルタ２５０が貼付され、この赤外線フィルタ２５０は太陽光中の赤外線波長域に属する光線をフィルタリングできるため、前記基板２２０上に熱が蓄積しにくくなり、前記チップ２１０の寿命を延長することができる。
【００２２】
以下、本実施例の太陽電池の製造プロセスを説明する。図３Ａから図３Ｅを参照する。図３Ａから図３Ｅに太陽電池の製造プロセスを示す。図３Ａに示すように、まず凹陥部２０５を備えた基板２２０を準備する。続いて、図３Ｂに示すように、前記凹陥部２０５内にチップ２１０を設置し、同時にこのチップ２１０を導線２１２に接続する。その後、図３Ｃに示すように、充填物２３０を前記凹陥部２０５に充填し、前記充填物２３０で前記チップ２１０と前記導線２１２を被覆する。
【００２３】
さらに、図３Ｃに示す半成品の太陽電池２００’を射出成型の金型の中に置き、射出成型を行って、前記凹陥部２０５上方に凸レンズ構造体２４０を形成する（図３Ｄ参照）。前記チップ２１０と導線２１２が前記充填物２３０に保護されるため、射出成型時に樹脂流動の影響を受けるのを回避できる。
【００２４】
或いは、前記凸レンズ構造体２４０は先に成型を行うこともでき、例えば、ガラス研磨を用いて形成し、その後それを前記充填物２３０上に貼付する。
【００２５】
その後、図３Ｅに示すように、前記凸レンズ構造体２４０の入光面２４２上に赤外線フィルタ２５０を貼付すると、本実施例の太陽電池２００の製造が完了する。
【００２６】
前記充填物２３０の主な機能は前記チップ２１０と前記線２１２が射出成型時に樹脂流動の影響を受けるのを回避できることに注意が必要である。このため、前記凸レンズ構造体２４０をあらかじめ成型した後、前記凹陥部２０５上方に貼付する場合、図３Ｃに示すステップは省略することができる。
【００２７】
上述の説明は本発明の実施例に基づいて行ったが、本発明の実施範囲を限定するものではなく、本発明の保護範囲は後付の特許請求の範囲およびその同等領域によって定められる。本領域において通常の知識を持つ者が、本特許の要旨または範囲内で行った変更や修飾はすべて、本発明の開示した要旨に基づいて完成された同等効果の変化または設計に属し、かつ下述する特許請求の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００２８】
＜先行技術＞
１００    太陽電池
１１０    チップ
１２０    基板
＜本発明＞
２００    太陽電池
２００’  半成形的太陽電池
２０５    凹陥部
２１０    チップ
２２０    基板
２３０    充填物
２４０    凸レンズ構造体
２４２    入光面
２５０    赤外線フィルタ
【図１】
2010050442.tif 000003
【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
2010050442.tif 000006
【図３Ｃ】
2010050442.tif 000007
【図３Ｄ】
2010050442.tif 000008
【図３Ｅ】
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